Устройство для управления непосредственным трехфазным преобразователем частоты

 

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в преобразовательных тиристорных установках электротермии. Целью изобретения является повышение коэффициента передачи преобразователя при обрыве одной из фаз нагрузки. За счет . введения двух блоков ключей улзгчшается энергоснабжение нагрузки при переходе ее из трехфазного режима в двухфазный при аварии одного из электродов печи. Во время аварии за счет предложенной схемы соединения к рабо тающему вентильному комплекту добавляется еще один вентильный комплект, собранный из частей неработающих вентильных комплектов. При этом мощность сети передается в печь через два вентильных комплекта, что позволяет поддержать мощность, вводимую печь, на уровне, близком к рабочему. 5 ил., 1 табл. а & сл

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (И) А1

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3893532/24-07 . (22) 05,05,85

{46) 23.07.88. Бюл. È 27 (71) Всесоюзный научно-исследовательский, проектно-конструкторский и тех нологический институт силовых иполупроводниковых устройств ,(72) В.Г.Машьянов (53) 621,316.27(088.8) (56) Патент ФРГ Ф 2502513, кл. Н 02 М 5/27, 1979.

Авторское свидетельство СССР

У 1034585, кл. Н 02 М 5/27, 1982.

Авторское свидетельство. СССР 1(1221699, кл. Н 02 М 7/12, 1983. (54) УСТРОЙСТВО ДПЯ УПРАВЛЕНИЯ НЕПОСРЕДСТВЕННЫМ ТРЕХФАЗНЫМ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕМ ЧАСТОТЫ (57) Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в

l преобразовательных тиристорных установках электротермии. Целью изобретения является повышение коэффициента передачи преобразователя при обрыве одной из фаз нагрузки. 3а счет введения двух блоков ключей улучшается энергоснабжение нагрузки при переходе ее из трехфазного режима в двухфазный при аварии одного из электродов печи, Во время аварии за счет предложенной схемы соединения к работающему вентильному комплекту добавляется еще один вентильный комплект, собранный из частей неработающих вентильных комплектов. При этом мощность сети передается в печь через два вентильных комплекта, что позволяет поддержать мощность, вводимую печь, на уровне, близком к рабочему, 5 ил., 1 табл.

1411899

Изобретение относится к электротехнике, в частности к преобразовательной технике, и может быть исполь1 зовано в электротехнических установках, содержащих трехэлектродную элекропечь, питание которой осуществлятся от трехфазного непосредственноо преобразования тока сетевой часто ты в ток пониженной частоты. (Цель изобретения — повышение коэфциента передачи преобразователя при брыве одной из фаз нагрузки.

На фиг. 1 представлена блок-схема стройства; на фиг. 2 — пример реали- 15 ации блока управления преобразоватея; на фиг. 3 — связи между тремя локами управления; на фиг. 4 и 5 ременные диаграммы токов вентильных омплектов и токов фаз нагрузки для имметричного режима, когда мощность итающей сети передается трем фазам

В, С нагрузки тремя вентильными омплектами (фиг. 4), и несимметричого режима, когда мощность питающей 25 ети передается двум фазам нагрузки ервым комплектом и частями второо и третьего комплектов при аварийом состоянии фазы С нагрузки, когда ок ее равен нулю (фиг. 5).

Устройство (фиг. 1) содержит питащий трехфазный трансформатор 1 с вумя вторичными обмотками, три венильные комплекта 2"4,каждый из коорых содержит два трехфазных моста, ключенных по встречно-параллельной хеме. Выходными выводами А, х; В, С, z вентильные комплекты включены между собой в треугольник, к вер1пинам А, В, С которого подключены

:Магрузки 5, соединенные в звезду. Вы оды сетевой частоты трехфазных моСтов, формирующих ток вентильного комплекта одного направления, под:ключены к одной из двух вторичных обмоток питающего трансформатора 1.

:каждый вентильный комплект содержит свой блок 6-8 управления, который форМирует импульсы управления вентилями комплекта. Каждый блок управления со,держит последовательно соединенные

50 блоки 9-11 регулирования, блоки 12-14

: слючей и блоки 15-17 выходных усилителей, выходы которых подключены к управляющим переходам вентилей свое55

1о комплекта.

Кроме того, устройство содержит, рехплатный на четыре гпожения переключатель 18 каждая плата которого принадлежит одному из блоков управления вентильными комплектами. Каждая плата переключателя 18 содержит один подвижный и четыре неподвижных контакта 19.1-19.4, 20,1-20,4, 21,1-21,4 °

Подвижный контакт каждой платы переключателя соединен с вторым входом блоков 9-11 °

Первые неподвижные контакты 19 ° 1, 20.1 и 21.1 плат переключателя 18 соединены каждый с соответствующим выходом трехфазного задающего генератора 22. Неподвижные контакты 19.2 и

19.4 соединены с неподвижным контактом 21.4 и первым выходом двухфазного задающего генератора 23, второй выход которого соединен с неподвижными 20.2 и 20.3 и неподвижным 21.4 контактами. Остальные неподвижные контакты соединены с выходом блока 24 запрещающего сигнала.

Каждый блок 9-11 (фиг. 2) содержит последовательно соединенные регулятор

25 тока, фазосдвигающий блок 26, распределитель 27 импульсов, вход которого предназначен для подключения сигнала задания частоты тока. Каждый блок 12-14 состоит иэ двух групп 28 и 29 ключей. Выходы группы 28 ключей подключены через выходные усилители

30-33 к управляющим электродам венти" лей комплекта. Кроме того, та группа выходов, которая подключена к нечетным вентилям одного моста комплекта, соединена с выходом 34 блока, а группа выводов, которая подключена к вентилям 4, 3 и 2 другого моста — с выходом 35 блока, Выходы группы 29 ключей, предназначенные для подключения к четным вентилям первого моста и второго моста, соединены с соответствующими выводами группы 28 ключей. Выводы груп- . пы 29 ключей, предназначенные для подключения к четным вентилям второго моста комплекта, соединены с выходом

36 блока, а выходы, предназначенные для подключения к нечетным вентилям первого моста, — с выходом 37 блока.

Блоки 6-8 управления вентильными комплектами соединены между собой в соответствии со схемой, изображенной на фиг. 3. При этом выводы 34 и 35 каждого блока соединены соответственно с выходами 36 и 37 другого блока, соединенными с выходами 34 и 35 третьего блока. 2 ,2 .5 .3

1 =1 -1 с 4 3 где iд,i i — токи в фазах нагрузки;

i,i,i — токи вентильных комЪ 4 плектов.

Действующее значение тока в фазе нагрузки при этом равно т

Гг

3 14118

Устройство работает следующим образом.

Напряжение питающей сети через трансформатор 1 подается на входы вентильных комплектов 2-4, которые

5 управляются с помощью соответствующих блоков 6-8 управления. При этом каждый блок 6-8 управления задает прямоугольную форму тока группы вентильного комплекта в соответствии с фиг. 4 при трехфазной нагрузке 5 и в соответствии с фиг. 5 при двухфазной нагрузке. Импульсы тока вентильного комплекта положительной полярности . 15 формируются вентилями первых мостов, а импульсы тока отрицательной полярности — вентилями вторых мостов. Импульсы для отпирания вентилей формируются блоками 9-11. Фазосдвигающий блок 26 и регулятор 25 позволяют изменять и стабилизировать ток вентильного комплекта. Частота следования импульсов выходного тока вентильного комплекта задается генераторами 22 и 25

23 в зависимости от положения переключателя 18, С помощью распределителя 27, на входы которого поступают импульсы с выхода фазосдвигающего блока 26 и импульсы задания частоты тока прямоугольной формы от генераторов 22 и 23, формируются импульсы для управ- ления вентилями прямого направления тока и импульсы для управления вентилями обратного направления тока.

Иьп ульсы на выходе распределителя 27 появляются при совпадении импульсоМ

1 фазосдвигающего блока 26 и импульсов задания частоты тока, а при наличии блока раздельного управления вентильными группами еще и при совпадении их с разрешающим сигналом блока раздельного управления, Импульсы с выхода распределителя 27 поступают на вход блоков 12-14 ключей, в зависимости от состояния групп 28 и 29 поступают через выходные усилители

15-17 только на управляющие электроды

50 вентилей своего вентильного комплекта или часть их через блоки усиления и распределения импульсов соседнего комплекта поступает на управляющие электроды вентилей соседнего комплекта.

Переключателем 18 при соответствующем состоянии групп 28 и 29 и блоков 12-14 задают режим работы преоб99 4. разователя при трехфазной и при двухфазной нагрузке, Первому положению переключателя соответствует режим трехфазной нагрузки, когда мощность питающей. сети передается трем фазам нагрузки тремя вентильными комплекта— ми преобразователя. В этом режиме на каждый из блоков 6-,8 поступают сигналы задания тока от генератора 22 с трехфазным выходом.

Второму, третьему и четвертому положениям переключателя 18 соответствует режим двухфазной нагрузки, когда мощность питающей сети передается двум фазам нагрузки одним вентильным комплектом преобразователя и частями двух других вентильных комплектов. В этом режиме на два из трех блоков управления поступает сигнал задания частоты тока от генератора 22 с двухфазным выходом, а на вход третьего блока управления — запрещающий сигнал от. блока 24.

Положение переключателя 18 и состояние блоков 12-14 в зависимости от того, какие работают фазы нагрузки, приведено в таблице.

При трехфазной нагрузке (фиг, 4) каждый вентильный комплект формирует импульсы тока положительной и отри,цательной полярности с помощью венти.лей вторых мостов. Длительность им-пульсов тока одного направления равна 211/3. В каждой фазе нагрузки при этом протекают линейные токи, определяемые из выражений

2Е где 1 = Š— напряжение на выходе вентильного комплекта, когда прово» дит ток одна из его вентильных групп;

r — сопротивление фазы нагрузки (принимаем нагрузку симметричной).

1411899

Мощность, потребляемая тремя фазами нагрузки в этом режиме, опреде ляетсяя по формуле

4Е r 2Е 2 2

P =ЗХ . г=З 3 з 9гГ Г Зг

Предположим, что необходимо отключить фазу С нагрузки,например, по технологическим соображениям или 10 в результате аварийной ситуации).

Для этого устанавливают переключатель 18 во второе положение, при котором на входы блоков 6 и 7 подаются от генератора 23 двуполярные прямоугольные импульсы управления длительностью, равной половине периода выходной частоты. Импульсы задания частоты тока, поступающие на входы блоков 6 и 7, сдвинуты друг относи- 20 тельно друга на половину периода выходной частоты. На вход блока 8 от блока 24 поступает запрещающий сигнал, который запрещает импульсы на его выходе. Импульсные последователь-25 носчи, сформированные блохами 9 и 10, поступают соответственно на блоки 12 и 13. В соответствии с таблицей блок

12 устанавливается в такое положение, при котором его группа 28 замкнута, а группа 29 разомкнута, а блок 13— в такое положение, при котором его группа 28 разомкнута, а группа 29 замкнута.

Таким образом, в блоке 6 импульсы блока 9 через блок 15 проходят на

35 управляющие переходы вентильного комI плекта,„2, В блоке 7 часть импульсов блока 10 через блок 16 проходит на ! вентили комплекта 3, соединенные с фазой В нагрузки, а другая часть— через блок 17 на вентили комплекта

4, соединенные с фазой А нагрузки.

При этом мощность питающей сети передается двум фазам А и В нагрузки вентильным комплектом 2 и частями вентильных комплектов 3 и 4, соединенных с оставшимися в работе фазами нагрузки. Если же необходимо отключить фазу А или В нагрузки, то переключатель 18 устанавливается во второе

50 или четвертое положение соответственно, а блоки 12-14 в соответствии с таблицей расдределяют импульсы управления так, что в перв ом случае в работе остается комплект 3 и части комплектов 2 и 4, не сьязанных с фазой А нагрузки, а во г- 1ром случае в работе остается комплект 4 и части вентилей комплектов 2 и 3, не соединенных с фазой В нагрузки.

Таким образом, в режиме двухфазной нагрузки к нагрузке подключены в параллель два вентильных комплекта, каждый из которых рассчитан на формирование тока амплитудой Т /2, Следовательно, они могут обеспечить в нагрузке ток с амплитудой Т (фиг.5).

Мощность, потребляемая двумя фазами нагрузки, определяется по формуле

4Е 8Е

P =2I г=2 «- r=

Е2 ч а 9r 9r

2Е где I Р) 2 .5г

Следовательно, мощность нагрузки при наличии возможности поддержания прежней амплитуды тока вентильного комплекта может быть несколько большей, чем в симметричном трехфаэном режиме. Если же напряжение на выходе трансформатора остается неизменным при переходе из трехфазного режима нагрузки на двухфазный, то амплитуда тока вентильного комглекта при неизменном сопротивлении фазы нагрузки остается равной

Е

2г Я

Тогда суммарная мощность нагрузки равна

2Ег 1Е

P =2(I ) r=-- =-= °

В этом случае мощность нагрузки в 1,33 раза меньше, чем в симметричном трехфаэном режиме. Чтобы мощность в нагрузке осталась прежней, необходимо на 17Х увеличить напряжение Е, например, переключением ступеней напряжения трансформатора.

В предлагаемом устройстве при аварийном состоянии одного иэ трех электродов мощность питающей сети передают в печь через два электрода путем перестройки алгоритма управления источника питания, что позволяет уменьшить простбй печи до завершения технологического цикла.

В известном устройстве при аварийном состоянии одного иэ электродов, например при обрыве электрода, резко уменьшается мощность сети, передаваемая печи, так как в работе остается один вентильный комплект. В

1411899

Аварийный Положение электрод переключателя

Положение коммутаторов

12(28) 12(29) 13(28)) 13(29) 14(28) 14(29) Первое

Второе

Третье

Четвертое

П р и м е ч а н и е: (+) — коммутатор включен (замкнут); (-) — коммутатор выключен (разомкнут). предлагаемом техническом решении к работающему комплекту добавляется еще один комплект, собранный из частей неработающих комплектов. При этом мощность сети передается в печь через два комплекта, что позволяет поддерживать мощность, вводимую в печь, на уровне, близком к рабочему.

Формула изобретения

Устройство для управления непосредственным трехфазным преобразователем частоты, состоящим из трех 15 вентильных комплектов в виде двух встречно-параллельно включенных трех-.фазных мостов в каждой фазе преобразователя, выходами соединенных в треугольник, содержащее три блока уп- 11 равления, каждый из которых содержит последовательно включенные регулятор тока, фазосдвигающий блок и распределитель импульсов с двумя парами трехфазных групп выходов, соответствую- 25 щнх двум трехфазным мостам данной фазы преобразователя, и блок выходных усилителей, состоящий из двух пар трехфазных групп, выходы которых предназначены для подключения к управляющим входам соответствующих. вентилей данной фазы преобразователя, общие для всего устройства трехфазный задающий генератор, выходы которого соединены с первыми неподвижными контак35 тами соответствующих плат трехплатного переключателя с одним подвижным и четырьмя неподвижными контактами на каждой плате, двухфазный задающий генератор, первый выход которого соединен. с вторым и четвертым неподвижными кон гактами первой платы и третьим неподвижным контактом третьей платы, а второй выход - с вторым и третьим неподвижными контактами второй платы и четвертым неподвижным контактом, третьей платы, третий, четвертый и второй неподвижный контакты соответственно первой, второй и третьей плат соединены с выходом блока запрещающего сигнала, о т л и ч аю щ е е с я тем, что, с целью повышения коэффициента передачи преобразователя при обрыве одной из фаз на-. грузки, оно снабжено в каждом блоке управления двумя блоками ключей, каждый из которых содержит четыре группы по три ключа, выходы распределителя импульсов через первый блок ключей соединены с соответствующими входами блока выходных усилителей, первая трехфазная группа выходов первой пары и вторая трехфазная группа второй пары выходов распределителя импульсов соединены через второй блок ключей с соответствующими выходами первого блока ключей, вторая трехфазная группа первой пары и первая трехфазная группа второй пары выходов первого блока ключей каждого блока управления соединены с соответствующими группами выходов следующего блока управления.

1411899

1411899

1411899

Составитель С.Лузанов

Редактор П.Гереши Техред М.Дицык Корректор М.Пожо

Заказ 3667/52

Тираж 665 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по целам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, r. Ужгород, ул. Проектная, 4